Для идентификации сорта пластика образец облучают белым светом. Сенсоры измеряют коэффициенты отражения некоторых длин света, определяя комбинации полос поглощения, уникальные для каждого типа пластика.
В мире ежегодно производится 450 млн тонн пластика, из которых перерабатывается менее 10%. Остальная масса отходов попадает на свалки, сжигается или оказывается в Мировом океане. Ситуация осложняется тем, что существует около 10 основных типов пластика, требующих разных методов утилизации.
Шесть из этих 10 типов подлежат переработке и маркируются отдельно. Достоверно и быстро определить вид пластика сейчас можно только по заводской маркировке, которая часто отсутствует или наносится с ошибками, что делает качественную переработку в больших объемах практически невозможной.
«Принцип нашего метода прост. Мы используем источник белого света для освещения образца и измеряем значения коэффициента отражения на заранее определенных длинах света, позволяющих установить наличие комбинации полос поглощения, уникальной для каждого типа пластика. Для этого полученные величины коэффициентов отражения каждого идентифицируемого образца сравниваются между собой по специально разработанному универсальному алгоритму», — объяснил профессор кафедры физики колебаний физического факультета МГУ Сергей Манцевич.
В основе предложенного метода лежит анализ спектров отражения различных видов пластика, измеренных в ближнем инфракрасном диапазоне оптического излучения. Ключевой задачей исследования стал поиск минимально необходимого набора спектральных характеристик, позволяющих безошибочно различать типы пластика.
При этом полученные значения коэффициентов отражения сравниваются между собой для каждого типа пластика, а не со значениями, полученными для других видов. Это позволяет устранить ошибки идентификации, связанные с разнообразием физических параметров пластиковых изделий (например, формой, толщиной, цветом и структурой поверхности). Было показано, что для точной идентификации достаточно нескольких измерений, выполненных на фиксированных длинах волн света.
Разработанный алгоритм не требует лабораторных условий, длительного времени измерений и дорогостоящей аппаратуры.
«Длины волн были специально подобраны под самые распространённые оптические интерференционные светофильтры, которые можно заказать на любой популярной торговой платформе», — уточнил Сергей Манцевич.
Предложенное решение делает процесс сортировки пластика доступным и эффективным, а также вносит серьезный вклад в экологическую защиту окружающей среды. Результаты исследования опубликованы в журнале Q2 Applied Optics.
